《有機合成課件》PPT課件

宇 航 員 太 空 漫 步 航 天 服 有機合成 張靜 利 用 簡 單 、 易 得 的 原 料 ， 通 過 有 機 反 應(yīng) ，生 成 具 有 特 定 結(jié) 構(gòu) 和 功 能 的 有 機 化 合 物 。 有 機 合 成 的 任 務(wù) 包 括 目 標(biāo) 化 合 物 分 子 骨 架的 構(gòu) 建 和 官 能 團 的 轉(zhuǎn) 化 。1.有 機 合 成 的 概 念2.有 機 合 成 的 任 務(wù)一、基本概念3.有 機 合 成 的 過 程 有 機 合 成 過 程 示 意 圖基 礎(chǔ) 原 料輔 助 原 料 副 產(chǎn) 物 副 產(chǎn) 物中 間 體 中 間 體輔 助 原 料輔 助 原 料 目 標(biāo) 化 合 物 ClCH3CHCH3 制 取 OH OHCH2CHCH3由思 考 ： 如 何 ？嘗 試 設(shè) 計 合 成 路 線 醇 類 消 去 、 鹵 代 烴 消 去 、 三 鍵 加 成烷 烴 取 代 、 烯 烴 或 炔 烴 加 成 、 醇 的 取 代鹵 代 烴 堿 性 水 解 、 烯 烴 水 化 、醛 類 加 氫 (還 原 )、 酯 的 水 解思 考 與 交 流 ：(1).引 入 碳 碳 雙 鍵 的 方 法 ：(2).引 入 鹵 素 原 子 的 方 法 ：(3).引 入 羥 基 的 方 法 ： 只 用 乙 醇 一 種 有 機 物 (無 機 物 可 以 任 選 ),合 成 : CH2OHCH2OH請 同 學(xué) 們 設(shè) 計 合 成 過 程【 學(xué) 以 致 用 解 決 問 題 一 】 加 深 練 習(xí) ：只 用 乙 醇 一 種 有 機 物 (無 機 物 可 以 任 選 ),合 成 : COOCH2COOCH2請 同 學(xué) 們 說 出 其 過 程 O HC HC O HOCH2HOCH2HOOCHOOC COOCH2COOCH2CH3CH2OH CH2 CH2 CH2CH2Cl Cl 二 、 逆 合 成 分 析 法 思 維 程 序 基 礎(chǔ) 原 料中 間 體目 標(biāo) 化 合 物 中 間 體 C OHC OHOO H2C OHH2C OHH2C ClH2C ClCH2CH2C OC2H5C OC2H5OO +CH 3CH 2OH1 2 345【 學(xué) 以 致 用 解 決 問 題 二 】 產(chǎn) 率 計 算 多 步 反 應(yīng) 一 次 計 算H 2C= CCOOHCH 3 A BC93.0% 81.7%85.6%90.0%總 產(chǎn) 率 = 93.0% 81.7% 90.0% 85.6% =58.54% COOHH SCH 2CH CO NCH 3 綠 色 化 學(xué) 提 倡 化 工 生 產(chǎn) 應(yīng) 提 高 原 子 利 用 率 ， 原 子 利 用 率 表 示 目標(biāo) 產(chǎn) 物 的 質(zhì) 量 與 生 成 物 總 質(zhì) 量 之 比 ， 在 下 列 制 備 環(huán) 氧 乙 烷 的 反應(yīng) 中 ， 原 子 利 用 率 最 高 的 是 ： 三、有機合成遵循的原則1） 起 始 原 料 要 廉 價 、 易 得 、 低 毒 、 低 污 染2） 盡 量 選 擇 步 驟 最 少 的 合 成 路 線 保 證 較 高 的 產(chǎn) 率 。3） 滿 足 “ 綠 色 化 學(xué) ” 的 要 求 。4） 操 作 簡 單 、 條 件 溫 和 、 能 耗 低 、 易 實 現(xiàn)5） 尊 重 客 觀 事 實 ， 按 一 定 順 序 反 應(yīng) 。原 料 中 間 產(chǎn) 物 產(chǎn) 品順 順逆 逆 總 結(jié) ！ 請 你 寫 出 反 應(yīng) 各 步 的 化 學(xué) 方 程 式 及 反 應(yīng) 類 型 。1. 以 1-丙 醇 為 原 料 合 成 甘 油 （ 丙 三 醇 ） ， 其 合 成 步 驟 如 下 ： 1,2,3-三 氯 丙 烷 甘 油 500（ 提 示 ： CH2=CHCH3+Cl2 CH2=CHCH2Cl+HCl ） -丙 醇 丙 烯 A 課堂達標(biāo)： 2. 用 逆 合 成 分 析 法 畫 出 由 目 標(biāo) 化 合 物 分 子 苯 甲 酸 苯 甲 酯C O CH 2O 到 中 間 體 到 原 料 分 子 甲 苯 的 關(guān) 系 圖 。 C O CH 2O 研究性課題： 調(diào)查你身邊常見的有機合成物質(zhì)，了解它們的化學(xué)組成、合成方法及用途。寫一份研究報告。 再 見 ！ 合 成 目 標(biāo) 審 題 新 舊 知 識 分 析 突 破 設(shè) 計 合 成 路 線 確 定 方 法 推 斷 過 程 和 方 向 思 維 求 異 ， 解 法 求 優(yōu) 結(jié) 構(gòu) 簡 式 準(zhǔn) 確 表 達 反 應(yīng) 類 型 化 學(xué) 方 程 式四、有機合成的思維結(jié)構(gòu) 二、回顧各物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化 CH 2=CH 2 CH 3CH 3 CH 3COOH CH 3CH O CH 3CH 2OH CH 3CH 2Cl CH 3COOC2H 5 二、回顧各物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化 烷 烴 烯 烴 炔 烴 鹵 代 烴 醇 醛 酸 酯 各物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化 Cl CH CH 2 n H C CH CH 2=CH 2 CH 3CH 3 CH 3COOH CH 3CH O CH 3CH 2OH CH 3CH 2Cl CH 3COOC2H 5 3、 已 知 ： Cl CH2CH=CH2 500 Cl2CH 3CH=CH2 COOH CH3 COOH CH3 CH3CH=CH2 Cl2 500 CH2CH=CH2 Cl CH2=C-CH=CH2 CH3 CH3 CH2Cl CH2OH CH3 NaOH H2O H2 CH3 CH2OH O CH2=CH-CH=CH2+CH2=CH2 以 異 戊 二 烯 (CH2=C CH=CH2)、 丙 烯 為 原 料 合 成 CH3 4、 以 下 圖 中 的 A物 質(zhì) 來 制 取 B物 質(zhì) ， 其 他 試 劑 自 選 ，寫 出 有 關(guān) 反 應(yīng) 的 化 學(xué) 方 程 式 ： 5、 從 丙 烯 合 成 硝 化 甘 油 (三 硝 酸 甘 油 酯 )可 采 用下 列 四 步 反 應(yīng) ,寫 出 、 、 、 各 步 反 應(yīng) 的 化 學(xué) 方 程 式 ,并 分別 注 明 其 反 應(yīng) 類 型 : ; ; ; 。 課 后 作 業(yè) ： P67 T 1 2 3 研究性課題： 調(diào) 查 你 身 邊 常 見 的 有 機 合 成物 質(zhì) ， 了 解 它 們 的 化 學(xué) 組 成 、 合成 方 法 及 用 途 。 寫 一 份 研 究 報 告 。 3、 有 機 合 成 遵 循 的 原 則1） 起 始 原 料 要 廉 價 、 易 得 、 低 毒 、 低 污 染 通 常 采 用 4個 C以 下 的 單 官 能 團 化合 物 和 單 取 代 苯 。2） 盡 量 選 擇 步 驟 最 少 的 合 成 路 線 以 保 證 較 高 的 產(chǎn) 率 。3） 滿 足 “ 綠 色 化 學(xué) ” 的 要 求 。4） 操 作 簡 單 、 條 件 溫 和 、 能 耗 低 、 易 實 現(xiàn)5） 尊 重 客 觀 事 實 ， 按 一 定 順 序 反 應(yīng) 。原 料 中 間 產(chǎn) 物 產(chǎn) 品順 順逆 逆 二 、 有 機 合 成 的 常 見 題 型 1 給 定 原 料 、 指 定 目 標(biāo) 分 子 ， 設(shè) 計 合成 路 線 。 2 只 給 定 目 標(biāo) 分 子 ， 選 擇 原 料 ， 設(shè) 計合 成 路 線 。 3 給 定 原 料 、 目 標(biāo) 分 子 和 合 成 路 線 ，完 成 中 間 體 和 補 充 反 應(yīng) 條 件 。 1.以 乙 醇 為 主 要 原 料 （ 無 機 試 劑 任 選 ） 制 備 乙 二醇 ， 寫 出 有 關(guān) 的 化 學(xué) 方 程 式 。2.上 述 反 應(yīng) 中 出 現(xiàn) 了 幾 種 有 機 物 ？ 它 們 在 整 個 合成 過 程 中 分 別 起 什 么 作 用 ？ 三 、 有 機 合 成 常 用 解 題 方 法1.正 合 成 分 析 法 此 法 是 一 種 正 向 思 維 方 法 ， 又 稱 順 推 法 ，其 特 點 是 從 已 知 原 料 入 手 ， 先 找 出 合 成 最 終產(chǎn) 物 所 需 的 下 一 步 產(chǎn) 物 （ 中 間 產(chǎn) 物 ） ， 并 同樣 找 出 它 的 下 一 步 產(chǎn) 物 ， 如 此 繼 續(xù) ， 直 至 到達 最 終 產(chǎn) 品 為 止 。 2、 逆 合 成 分 析 法 又 稱 逆 推 法 ， 其 特 點 是 從 產(chǎn) 物 出 發(fā) ，由 后 向 前 推 ， 先 找 出 產(chǎn) 物 的 前 一 步 原 料（ 中 間 體 ） ， 并 同 樣 找 出 它 的 前 一 步 原 料 ，如 此 繼 續(xù) 直 至 到 達 簡 單 的 初 始 原 料 為 止 。 實 現(xiàn) 途 徑 有 兩 條 ： 是 涉 及 到 碳 骨架 的 變 化 是 碳 骨 架 不 變 ， 只 是 官 能 團的 改 變 。 3 、 順 推 、 逆 推 法 結(jié) 合 運 用 先 用 “ 順 推 法 ” 縮 小 范 圍 和 得到 一 個 大 致 結(jié) 構(gòu) ， 再 用 “ 逆 推 法 ”來 確 定 細(xì) 微 結(jié) 構(gòu) 。 這 樣 ， 比 單 一 的 “ 順 推 法 ” 或“ 逆 推 法 ” 快 速 而 準(zhǔn) 確 。 CH2=CH2 Br2 CH2 CH2Br Br 水 解 CH2 CH2OH OH HC CHO O氧 化 銀 氨 溶 液 /H+ HO-C-C-OHO OA B C D 去 水OH2C C=OOH2C C=O E如 下 圖 所 示 ， 由 乙 烯 和 其 他 無 機 原 料 可 以 合 成 環(huán) 狀 化 合 物 E： COOHO O CH 3 + NaHCO3 COONaO O CH 3 + H2O + CO2 (1).官 能 團 種 類 變 化 ：(2).官 能 團 數(shù) 目 變 化 ：(3).官 能 團 位 置 變 化 ：( )官 能 團 的 轉(zhuǎn) 化 ： 除 C=C等 不 飽 和 鍵 :除 OH:除 CHO: 加 H 2還 原消 去 氧 化 酯 化加 成 氧 化（ ） 官 能 團 的 消 除 OCH 2=CH 2 Br2 水 解 氧 化 銀 氨 溶 液 /H +A B C D 去 水OH 2C C=OH 2C C=O E1.如 下 圖 所 示 ， 由 乙 烯 和 其 他 無 機 原 料 可 以 合 成 環(huán) 狀 化 合 物 E：（ 1） 請 在 上 圖 各 方 框 內(nèi) 填 入 A、 B、 C、 D四 種 化 合 物 的 結(jié) 構(gòu) 簡 式 ；（ 2） 化 合 物 E屬 于 （ ） 類 化 合 物 ， 反 應(yīng) 屬 于 （ ） 反 應(yīng) ， 反 應(yīng) 屬 于 （ ） 反 應(yīng) ；（ 3） 寫 出 反 應(yīng) 的 化 學(xué) 方 程 式 。 1、 有 以 下 一 系 列 反 應(yīng) ， 最 終 產(chǎn) 物 為 草 酸 。A B C D E F光Br2 NaOH ,醇 Br2,水 NaOH ,H 2O O2,催 化 劑O2,催 化 劑 COOHCOOH 已 知 B的 相 對 分 子 質(zhì) 量 比 A大 79， 請 推 測 用 字 母 代 表 的 化 合物 的 結(jié) 構(gòu) 簡 式 。 C是 ， F是 。 【 學(xué) 以 致 用 解 決 問 題 】問 題 一 閱 讀 課 本 ， 以 乙 二 酸 二 乙 酯 為 例 ， 說 明逆 推 法 在 有 機 合 成 中 的 應(yīng) 用 。 分 析 ： 請 課 后 在 學(xué) 案 中 完 成 上 述 化 學(xué) 方 程 式 25COOCH2COOCH2 【 學(xué) 以 致 用 解 決 問 題 】問 題 一 閱 讀 課 本 ， 以 乙 二 酸 二 乙 酯 為 例 ， 說 明逆 推 法 在 有 機 合 成 中 的 應(yīng) 用 。 分 析 ： C O C2H5C O C2H5OOHOHO HH CH2OHCH2OHCH2BrCH2Br請 課 后 在 學(xué) 案 中 完 成 上 述 化 學(xué) 方 程 式+H2O 25 【 學(xué) 以 致 用 解 決 問 題 】問 題 二寫 出 由 乙 烯 制 備 乙 酸 乙 酯 的 設(shè) 計 思 路 ， 并寫 出 有 關(guān) 的 化 學(xué) 方 程 式 ：乙 烯 乙 醇 乙 醛 乙 酸乙 酸 乙 酯請 課 后 在 學(xué) 案 中 完 成 相 應(yīng) 的 化 學(xué) 方 程 式 26 其 思 維 程 序 可 概 括 為 ：例 如 ： 乙 二 酸 (草 酸 )二 乙 酯 的 合 成 基 礎(chǔ) 原 料中 間 體目 標(biāo) 化 合 物 中 間 體C OHC OHOO H2C OHH2C OHH 2C ClH2C ClCH2CH2C OC2H5C OC2H5OO +CH 3CH 2OH1 +H 2O2+Cl2 34O5濃H 2SO4 水解 實 驗 原 理 COOHO O CH 3 + NaHCO3 COONaO O CH 3 + H2O + CO2 產(chǎn)物與副產(chǎn)物的分離產(chǎn)物由于具有一個羧基，因此可以與堿反應(yīng)成鹽，從而溶于水： COOH O O CH3 + NaHCO3 COONa O O CH3 + H2O + CO2而副產(chǎn)物無羧基，因此本實驗后處理時用飽和碳酸氫鈉水溶液進行處理。副產(chǎn)物由于不溶解，因此通過過濾即可分離。分離后的乙酰水楊酸鈉鹽水溶液通過鹽酸酸化即可得到產(chǎn)物。COOHO O CH3 + NaHCO3 COONaO O CH3 + H2O + CO2 【 學(xué) 以 致 用 解 決 問 題 】寫 出 由 乙 烯 制 備 乙 酸 乙 酯 的 設(shè) 計 思 路 ， 并寫 出 有 關(guān) 的 化 學(xué) 方 程 式 ：乙 烯 乙 醇 乙 醛 乙 酸乙 酸 乙 酯請 課 后 完 成 相 應(yīng) 的 化 學(xué) 方 程 式 26 (1).官 能 團 種 類 變 化 ：CH 3CH 2-Br水 解 CH 3CH 2-OH 氧 化 CH 3-CH O(2).官 能 團 數(shù) 目 變 化 ：CH 3CH 2-Br 消 去 CH 2=CH 2 加 Br2 CH 2BrCH 2Br(3).官 能 團 位 置 變 化 ：CH 3CH 2CH 2-Br 消 去 CH 3CH =CH 2加 HBrCH 3CH -CH 3Br ( )官 能 團 的 轉(zhuǎn) 化 ： 包 括 官 能 團 種 類 變 化 、 數(shù) 目 變 化 、 位 置 變化 等 。 氧 化CH 3-COOH酯 化CH 3-COOCH 3